Denizli, Anadolu Yarımadası'nın güneybatısında, Ege Bölgesi'nin doğusunda yer almaktadır. Ege, İç Anadolu ve Akdeniz Bölgeleri arasında bir geçit durumundadır. Denizli ilinin her üç bölge üzerinde de toprakları vardır. Denizli ili 28˚38' - 30˚05' doğu meridyenleri (doğu uç noktası; Çivril ilçesi Gümüşsu - Gökgöl Koyu Dinar sınırında Efekli Tepe, batı uç noktası; Buldan ilçesi Alandız Koyu, Manisa - Sarıgöl sınırında Tezek tepe) 38˚29' - 38˚52' kuzey paralelleri (Kuzey uç noktası; Çivril Çapak Koyu, Afyon sınırında Avgan Damları mezarlığı, güney uç noktası; Çameli - Muğla sınırında Karabayır Koyu) arasında yer alır. Denizli ili doğuda Burdur, Isparta, Afyon; batıda Aydın, Manisa; güneyde Muğla; kuzeyde Uşak illeri ile komşudur. Yüzölçümü 11.868 km2, denizden yükseltisi ise 428 m'dir.
Dağları; Honaz Dağı, Karcı Dağı, Bozdağ, Akdağ, Eşeler Dağı, Büyük Çökelez Dağı, Elma Dağı, Sazak Dağı, Beşparmak Dağı, Maymun Dağı, Burgaz (Bulkaz) Dağı, Babadağ, Sandıras Dağı, Kızılhisar Dağıdır. Ovaları; Çürüksü ve Denizli Ovası, Büyük Menderes ve Sarayköy Ovası, Tavas Ovası, Kaklık Ovası, Harabat Ovası, Acıpayam Ovası, Çivril ve Baklan Ovalarıdır. Denizli ili sınırları içerisinde Acıgöl (Çardak Gölü), Beylerli (Çaltı) Gölü, Karagöl, Süleymaniye Gölü, Işıklı Gölü, Kartal Gölü olmak üzere altı adet doğal göl ve ayrıca iki adet de baraj gölü bulunmaktadır. Bunlardan Adıgüzel Barajı, sulama, taşkın kontrolü ve enerji üretimi amacıyla kurulmuştur ve yıllık üretilen enerji miktarı 208.10 kwh’dir. Işıklı baraj gölünden ise tarım alanlarının sulamasında faydalanılmaktadır.